Lipides
Formation des lipoprotéines : exemple des chylomicrons
1. Transport des lipides du cytosol vers le réticulum endoplasmique (RE)



La formation des chylomicrons (CM) et leur passage dans la circulation sanguine est un processus complexe qui, dans vetopsy.fr, a été decoupé arbitrairement en 10 étapes, à savoir :

• 1. le transport des lipides du pôle apical des entérocytes du cytosol à la membrane du réticulum endoplasmique (RE),
• 2. la resynthèse des lipides dans la membrane du RE,
• 3. l'initiation de l'assemblage des lipoprotéines à la membrane du RE, grâce à l'apoB, ici l'apoB-48, pour former des lipoprotéines " primordiales ", ce sera apoB-100 dans le foie,
• 4. la dissociation des lipoprotéines primordiales de la membrane du RE,
• 5. l'extension du coeur des lipoprotéines pour former des préchylomicrons (pré-CM),
• 6. la sortie des préchylomicrons (pré-CM), de la lumière du RE par des vésicules de transport des préchylomicrons (PCTV),
• 7. la livraison des préchylomicrons à l'appareil de Golgi pour former les chylomicrons (CM),
• 8. La sortie des chylomicrons de l'appareil de Golgi par la formation des vésicules de transport des chylomicrons,
• 9. l'exocytose des chylomicrons dans la lamina propria et l'absorption par les chylifères,
• 10. le passage des chylomicrons des chylifères dans la circulation veineuse.

Transport des acides gras dans le cytosol

À l'intérieur de l'entérocyte, les acides gras (FA) sont transportés vers le réticulum endoplasmique (RE) via des protéines de liaison aux acides gras (FABP) intestinales et hépatiques pour servir de substrat pour resynthétiser les triglycérides (TG).

Ce transport s'effectue principalement par leur membrane apicale, mais aussi par leur membrane basolatérale.

Vue d'ensemble des FABP (protéines de liaison aux acides gras)

1. Les protéines de liaison aux acides gras (FABP ou Fatty Acid-Binding Proteins), ou encore FATP (Fatty Acid Trnasport Protein), présentes dans les entérocytes, i.e. I-FABP (FABP2), I pour intestinale, et L-FABP (FABP1), L pour Liver, hépatique, représentent 5 à 6% des protéines cytosoliques (Structural and functional analysis of fatty acid-binding proteins 2009).

FABP des mammifères
Gène	Nom commun	localisation
FABP1	L-FABP	Foie
FABP2	I-FABP	Intestin
FABP3	H-FABP	Coeur Intestins
FABP4	A-FABP	Adipocyte
FABP5	E-FABP	Épiderme
FABP6	I-FABP	Iléon
FABP7	B-FABP	Cerveau
FABP8	M-FABP	Myéline du SNP
FABP9	T-FABP	Testicules

Les FABP fonctionnent comme des chaperons lipidiques pour transporter les lipides vers des organites spécifiques, tels que le réticulum endoplasmique (RE) et les mitochondries, au sein de la cellule.

2. Les FABP appartiennent à la superfamille des lipocalines comprennent 12 membres et sont impliquées dans l'homéostasie des lipides intracellulaires ainsi que dans les voies métaboliques et inflammatoires (Fatty acid-binding proteins: role in metabolic diseases and potential as drug targets 2010).

3. Les FABP est composée de neuf isoformes hautement conservés, i.e. FABP1–9 (The human fatty acid-binding protein family: Evolutionary divergences and functions 2011).

Les FABP sont exprimés de manière omniprésente selon différentes isoformes appelées selon l'organe où elles ont été découvertes, mais elles n'en sont pas spécifiques, d'où souvent des confusions (Tissue-specific Functions in the Fatty Acid-binding Protein Family 2010).

Structure des FABP

1. Malgré la variation considérable des séquences protéiques, les FABP partagent des structures tertiaires similaires (Solution Structure and Backbone Dynamics of Human Liver Fatty Acid Binding Protein: Fatty Acid Binding Revisited 2012) :

• 

  un domaine en tonneau bêta (beta barrel), formé de dix brins β anti-parallèle (βA-βJ),
• une cavité interne remplie d'eau, où les ligands hydrophobes, tels que les acides gras à longue chaîne et les eicosanoïdes, sont liés avec une haute affinité,
• une coiffe, i.e. motif hélice-tour-hélice N-terminal (αI-αII) qui est censé agir comme le portail de régulation du transfert des FA à partir des membranes via des interactions électrostatiques (Structural and functional analysis of fatty acid-binding proteins 2009)

2. Tous les FABP sont capables de se lier aux FA à longue chaîne (LCFA, i.e. C12-20), qui diffèrent par leur sélectivité, leur affinité et leur mécanisme de liaison (Fatty acid-binding proteins: role in metabolic diseases and potential as drug targets 2008).

Généralement, ces chaperons lipidiques ne lient qu'un seul ligand par molécule de protéine, à l'exception de la L-FABP qui est capable de lier deux ligands simultanément.

3. Cette structure est partagée avec (Retinoid-binding proteins: mediators of retinoid action 2000) :

• les protéines de liaison spécifiques aux dérivés de la vitamine A, notamment la protéine de liaison au rétinol cytosolique (CRBPI/CRBPII/CRBPIII/CRBPIV),
• la protéine de liaison à l'acide rétinoïque cytosolique (CRABPI/CRABPII) .

Modèle de diffusion des FABP

1. L'hypothèse dite du " portail " suggère que l'acide gras (FA) pénètre par une région dynamique constituée de l'hélice αII et des tours entre les boucles βC-βD et βE-βF avant de se lier dans la cavité de la protéine.

• 

  Généralement, le FA est orienté avec le groupe carboxylique ($\ce{-C(=O)OH}$) tourné vers l'intérieur.
• Dans cette coordination de liaison, le groupe carboxylate du FA implique généralement des résidus tyrosine et arginine.

2. Les affinités envers les ligands sont généralement augmentées avec des molécules plus hydrophobes, et diminuées avec des molécules de longueur de chaîne décroissante et des sites d'insaturation croissants.

Mécanisme de diffusion des FABP

Les FABP peuvent livrer leur ligand au réticulum endoplasmique (RE) par deux mécanismes de diffusion passive (Modèles mécaniques de diffusion des lipides).

1. L-FABP (FABP1) donne son ligand par diffusion, une méthode typique de livraison de ligand utilisée par d'autres FABP (The Emerging Functions and Mechanisms of Mammalian Fatty Acid–Binding Proteins 2008).

• Dans le modèle de diffusion, l'acide gras est délivré de manière aléatoire par diffusion à travers le cytosol lorsqu'il se libère de L-FABP.
• L-FABP est proposée fonctionner comme un réservoir en ce qui concerne le transport des FA.

a. FABP1 se à lie deux FA et reconnaît une large gamme de ligands, i.e. les sels biliaires, les lysophospholipides, le cholestérol, l'acyl-CoA, les monoglycérides et les endocannabinoïdes (Intestinal CD36 and Other Key Proteins of Lipid Utilization: Role in Absorption and Gut Homeostasis 2018).

b. FABP1 fait aussi partie du processus de bourgeonnement des complexe de bourgeonnement des ésicules de transport des préchylomicrons ou PCTV (Sortie des lipoprotéines naissantes de la lumière du RE).

Remarque : FABP1 joue un rôle central dans la β-oxydation, à la fois :

• par le trafic des FA,
• par la régulation de l'expression génique médiée par PPAR-α ou Peroxisome Proliferator-Activated Receptor α (Fatty acid‐binding proteins: tissue‐specific functions in health and disease 2014).

2. I-FABP (FABP2) donne son ligand à une membrane cible par un modèle de collision, i.e. la délivrance ciblée du FA est assurée par la fixation de l'I-FABP à la membrane du réticulum endoplasmique (RE).

• Contrairement à I-FABP, elle ne se lie qu'à un seul FA.
• L'I-FABP fonctionnerait en éliminant les acides gras de la membrane apicale et en les livrant à leur membrane cible, le RE.

Remarque : FATP4 est le seul membre de la famille présent dans la bordure en brosse apicale des cellules épithéliales intestinales, mais aussi dans le cerveau, le tissu adipeux et les muscles.

Initialement proposé pour jouer un rôle dans l'absorption des acides gras (FA) par les entérocytes, on sait maintenant qu'elle est localisée au réticulum endoplasmique (RE) et non à la membrane plasmique (From fatty-acid sensing to chylomicron synthesis: Role of intestinal lipid-binding proteins 2014).

Transport du cholestérol dans le cytoplasme

Le cholestérol, après son absorption par la protéine NPC1L1 (protéine Niemann-Pick C1-like 1), se rend à la surface du réticulum endoplasmique (RE) pour être transformé en esters de cholestérol (Regulation of cholesterol homeostasis in health and diseases: from mechanisms to targeted therapeutics 2022).

Remarque : une partie du cholestérol non estérifié retourne dans la lumière intestinale par des transporteurs ABC, i.e. ABCG5/ABCG8 dans le cas des entérocytes et des hépatocytes, ABCG1 dans le cas des macrophages..

2. Resynthèse des lipides à la membrane du réticulum endoplasmique (RE)